شبیه سازی متابولیسم درون سلولی
دهمین دوره از پروژه‌های دانش‌آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پرشور شما دوستان و علاقه‌مندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال‌های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح‌ها و ایده‌های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه‌ها یاری نموده‌اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده‌های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه‌ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقه‌مند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح‌های جدید شما عزیزان هستیم.
نام ایده: شبیه سازی متابولیسم درون سلولی
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: شکیبا مملکت دوست
زمینه و نوع پروژه: زیست شناسی
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 9 تهران
شبیه سازی یکی از مهم‌ترین عوامل تسهیل آموزش و یادگیری است. از لحاظ مطالعات انسانی جدید شبیه سازی بهترین روش برای یادگیری مباحث زیستی است. سلول و متابولیسم سلولی یکی از دروس مهم در همه‌ی پایه‌های تحصیلی است. از دوران راهنمایی ما اطلاعات بسیاری در رابطه با سلول و عملکردهای داخلی آن مطالعه کردیم ولی هیچ وقت این مطالعات خود را به طور عینی مشاهده نکرده‌ایم. در این پژوهش دانش آموزان قصد بر این دارند که به طور عینی متابولیسم‌ها و عملکردهای درون سلولی را به نمایش بگذارند و از آن به عنوان وسیله ای کمک آموزشی در جهت بهبود و تسهیل آموزش استفاده کنند.
از مسائل دشوار در یادگیری مبحث سلول، آزاد شدن ATP توسط میتوکندری، فرآیند پروتئین سازی، آزاد
شدن لیپید توسط شبکه آندوپلاسمی صاف و... است که در این شبیه سازی، فرآیندهای مورد نظر به
صورت مجموعه ای از اتصالات الکترونیکی به نمایش گذاشته شده است.
از دیگر مسائل دشوار در این مبحث، موضوع ترتیب انجام واکنش‌های درون سلولی است که این امر
هم به وضوح در کار ما نمایش داده شده است.
دلایلی که مبنای انتخاب این طرح به عنوان موضوع پژوهش دانش آموزان شده عبارت‌اند از:
1. تا کنون در ایران پژوهشی با عنوان شبیه سازی متابولیسم درون سلولی و یا مواردی شبیه به این انجام نشده است و تنها یک مورد کاملاً شماتیک ) بدون نشان دادن متابولیسم‌های یاد شده در بالا بلکه به صورت یک کاردستی ساده (در کانادا انجام شده است و غیر از آن مورد، این اولین بار است که چنین طرحی با این ابعاد گسترده و وسیع به منظور کمک به یادگیری، ساخته شده است.) نوآوری طرح)
2. در ساخت این سلول تمامی ابعاد مدل سازی رعایت شده است. ما سعی بر این داشته‌ایم که این شبیه سازی بسیار مقاوم بوده و بتواند مدت زیادی مورد استفاده) به عنوان وسیله کمک آموزشی(قرار بگیرد. بررسی‌های زیادی در جهت ساخت این مدل و مواد به کار رفته در آن انجام شده است اعم از:
-عایق بودن مواد استفاده شده در مدل نسبت به الکتریسیته
-حجیم نبودن سلول ساخته شده در عین نمایش تمامی متابولیسم‌ها
-سبک بودن کار در جهت استفاده‌ی آسان از آن
-عدم اشتعال
-شکننده نبودن کار
3. استفاده از موادی با ویژگی‌ها خاص و منحصر به فرد؛ برای مثال در سیتوپلاسم از روغن سیلیکون استفاده شده است که اندامک‌های درون سلول را نسبت به رشد قارچ و شرایط جوی) مثل نور فرابنفش، آب، گرد و غبار و...(تا 10 سال مقاوم می کند.) مستحکم بودن کار
4. برای ساخت این کار از وسایل و ابزار پیچیده و سختی استفاده نشده و از آنجا که یکی از ویژگی‌های شبیه سازی، به صرفه بودن مدل شبیه سازی شده است، این کار کاملاً به صرفه بوده و مبلغ زیادی در جهت ساخت آن خرج نشده است و از موادی استفاده گردیده که در دسترس همگان بوده و از هیچ ترکیب شیمیایی خاصی در آن استفاده نشده است.) به صرفه بودن مدل
دانش آموزان در پژوهش حاضر جسم گلژی، ریبوزوم، سانتریول، هسته و میتو کندری را شبیه سازی کردند.
جسم گلژی
روش ساخت:
15 گرم خمیر کاغذ را به سه قسمت خمیر 5 گرمی نقسیم کرده و با وردنه خمیرها صاف شدند. در مرحله بعد با محاسبه‌ی قطر لوله ای که محل عبور ماده فرضی ورودی است به خمیرها حالت لوله مانندی داده شد. سه جسم سرسره مانند با ابعاد 12*2،10*2 و 8*2 ساخته شده و سطح آن توسط چسب چوب پوشانده شد.
برای درست کردن وزیکول‌ها در دو سر جسم گلژی، 9 گرم خمیر را به سه قسمت 3 گرمی تقسیم و با دسته‌ی هاون به شکل کروی در آورده و بعد از خشک شدن از وسط نصف شده تا به صورت دو نیم دایره در هر سر جسم گلژی چسبانده شود و بعد توسط گواش آبی و سبز) سبزآبی رنگ شد.
ریبوزوم
روش ساخت:
100 گرم یونولیت را در داخل ظرفی ریخته و روی آن را کاملاً با مرکب پوشیده شد 1. بعد از اینکه یونولیت‌ها کاملاً
سیاه شد آن‌ها را در معرض نور خورشید قرار دادیم تا کاملاً خشک بشوند. بعد از آن یونولیت‌های خشک شده را برداشتند و آن‌ها را از هم جدا کردیم] زیرا تمامی یونولیت‌ها به هم چسبیده بودند.
سانتریول
روش ساخت:
برای ساختن هر کدام از سانتریول ها از 10 رشته ماکارونی استفاده گردید. 27 رشته ماکارونی 1 به طول 5 / 2 سانتی متررتوسط کاتر جدا و روی کاغذی به طول 5 سانتی متر به وسیله چسب مایع چسبانده و بعد از خشک شدن چسب، اضافه‌ی آن را با سوزن از بین رشته‌ها پاک کرده] تا کار تمیز تر باشد [و در مرحله‌ی بعد دو سر کاغذ را به هم چسبانده تا سانتریول حالت استوانه ای خود را حفظ کند. هرکدام از دو سانتریول را توسط گواش زرد، رنگ زده و سپس با استفاده‌ی چسب حرارتی به صورت عمود بر هم قرار گرفت.
هسته
روش ساخت:
توپ پلاستیکی با قطر 5 / 7 سانتی متر را از 14 برش زده تا محتویات داخل هسته به طور کامل مشخص باشد. سطح
خارجی گوی توسط اسپری بنفش و سطح داخی آن توسط کاغذ صورتی پوشانده و 12 از محیط داخلی آن توسط پارافین شفاف ژله ای پر شد. بعد از اینکه پارافین حالت لاستیکی به خود گرفت در مرکز گوی، یک توده از پوشال طلایی به عنوان هستک قرار گرفت. سایر پوشال‌ها توسط قیچی و کاتر به خطوط خیلی نازک) تقریباً 1 میلیمتر(تبدیل شده و به عنوان کروموزوم‌های داخل هسته، به صورت منشعب در اطراف هستک قرار گرفت. 12 باقی مانده و خالی گوی نیز توسط پارافین پر شده و گوی را در یخچال قرار داده تا پارافین سفت شود.
میتوکندری
روش ساخت:
با مقوای اشتنباخ سفید با ابعاد 4 * 10 ) برای کف میتوکندری (و 30 * 4) برای دیواره‌ی میتوکندری(قالب ابتدایی
میتوکندری زده شد. مقوای دوم را پایه زده تا به کف میتوکندری متصل شود. روی قالب ابتدایی را با 20 گرم خمیر سلولزی سفید) خمیر کاغذ(پوشانده و بعد از مدتی خشک شد. سطح خارجی خمیر خشک شده توسط اسپری نارنجی رنگ و سطح داخلی آن را با چسب چوب 1 پوشانده و توسط گواش زرد پارس رنگ زده شد.
برای ساخت کریستا، 5 گرم خمیر سلولزی سفید) خمیر کاغذ (به ابعاد کف میتوکندری) 10 * 4(قالب زده و با 5 گرم خمیر دیگر، کریستا ی چین خورده را روی آن درست کرده و به وسیله سرنگ، چسب چوب به پایه‌ی کریستا تزریق و به قالب ساخته شده از کف میتوکندری متصل و به وسیله‌ی گواش قرمز رنگ زده شد. بعد از خشک شدن خمیر، قالبِ زده شده به کف میتوکندری ساخته شده چسبانده شد.
مهارت‌های کسب شده
آشنایی با شیوه انجام پژوهش
آشنایی با اجزای درون سلول
آشنایی با ساخت سلول
